OCT技術用于三維打印水凝膠支架在線評價研究.pdf

1、組織工程學結合工程學和生物科學的原理可以提供能修復、維持并改善自體組織功能的醫(yī)用替代品。組織工程的一個關鍵要素是三維多孔支架，它作為細胞粘附和增殖的載體，可以促進新生組織的形成。近幾年，結合水凝膠和快速成型技術優(yōu)勢開發(fā)組織功能支架已成為一種研究的熱點。因為一方面水凝膠良好的生物相容性、可降解性和親水性的特性使其已成為軟組織再生良好材料，其應用于組織工程支架制備使得細胞封裝成為可能，從而大大提高了制造結構的細胞接種效率。另一方面快速成型技

2、術已成為制造用于細胞接種或細胞封裝的生物支架良好工具，尤其是新興的生物三維打印技術?；谏锶S打印技術可以很方便的按照預先確定的尺寸和孔隙率設計出完全連通的三維結構。盡管水凝膠和生物三維打印技術具備成型支架的種種優(yōu)點，實際上水凝膠材料在機械性能上的缺陷使得制備與設計結構一樣的支架非常困難，而支架的內(nèi)部結構特征會直接影響細胞的遷移、增殖等行為從而最終影響待工程化組織或器官的功能。因此，對生物三維打印的水凝膠內(nèi)部結構進行在體評價和定量表征

3、十分必要的，但是水凝膠高含水的特性產(chǎn)生的光散射性，對打印好的三維水凝膠支架內(nèi)部的觀測和評價非常困難。
　　本課題基于上述背景，利用生物三維打印技術制備了幾種代表性三維結構水凝膠支架，并利用實驗室自制的掃頻光學相干層析成像系統(tǒng)對制備的明膠/海藻酸鈉衍生水凝膠支架進行了無菌在體評價，給出水凝膠支架內(nèi)部結構的三維高分辨圖像顯示，成像范圍為5 mm×5mm×5mm，成像分辨率為12um×12um×10um（X×Y×Z），采集一幅三維高分辨

4、OCT圖像的時間為5.25s。基于采集的高分辨三維OCT圖像，通過體繪制三維重建、二維XY平面信息提取、濾波、圖像增強、圖像分割、圖像形態(tài)學操作及三維標記等自動圖像處理和分析算法定量分析了支架的孔徑（PS）、孔隙率（VP）和孔連通性（PC），以及孔隙大小和支柱大小的分布情況。
　　研究結果表明，OCT技術可用于實時、無損傷、非侵入式地監(jiān)測組織工程支架，結合后續(xù)的圖像處理及分析可對制備的支架進行定性和定量評價。三維圖像采集和分析有助